尹云雷 普丹丹 周洋洋 程丁

摘要：利用高压静电纺丝技术制备丝素（SF）/聚己内酯（PCL）纳米复合纤维膜。通过热场发射扫描电镜、傅里叶红外光谱、广角X-射线衍射和力学拉伸的方法表征了纳米纤维膜的结构与力学性能。结果表明：随着纺丝液浓度的提高，纤维直径增大，在电纺液浓度为20%时，纳米纤维网中纤维形态清晰、直径分布较均匀、成膜性较好；随着溶质中丝素含量的降低，纳米纤维膜的力学拉伸性能由硬而脆向软而弱转变，在SF含量达到50%时，纤维膜的力学性能已得到较好改善；甲醇可诱导SF的分子构象从无规卷曲和SilkⅠ转变为SilkⅡ；纳米纤维膜中纤维呈无规则排列，双轴力学拉伸表现为各向同性。

关键词：电纺技术；纳米纤维膜；双轴拉伸；机械性能；各向同性

中图分类号：TS101.9 文献标志码：A

Structure and Mechanical Properties of Silk Fibroin/Poly（ε-caprolactone） Nanofiber Membranes

Abstract： In this article， silk fibroin （SF）/poly（ε-caprolactone）（PCL） nanocomposite fiber membranes were prepared by using high-voltage electrostatic spinning technology， and the structure and mechanical properties of the nanofiber membranes were characterized by using FE-SEM， ATR-FTIR， XRD and mechanical stretching methods. The results showed that the diameters of fibers increase with increase of the concentration of spinning solution and the fibers in the nanofiber membranes have clear morphology， evenly distributed diameters and excellent film-forming performance when the solution concentration reaches 20%； the mechanical tensile properties of the nanofiber membranes turn from hard and brittle to soft and weak when the SF content in the solution reduces； methanol can induce the SF molecular conformation to turn from randomly crimped and Silk I to Silk II； and the fibers in the nanofiber membranes are randomly arranged and present isotropic biaxial mechanical tensile.

Key words： electrospinning； nanofiber membrane； biaxial tensile； mechanical property； isotropic

纳米纤维膜具有孔隙率高、比表面积大等优点，因此具有一些特殊的性能。近年来，国内外研究者报道了纳米纤维膜应用于复合增强、生物医用、过滤分离和电子器件等领域的前景。SF来源于天然蚕丝，具有良好的生物相容性和透气透水性，作为生物医用材料支持细胞的生长、增殖和分化，而且可生物降解，这使其成为了组织工程器官和组织构建中的新型材料。但是纯SF的抗拉强度很高而断裂伸长率只有4% ～ 16%，表现出较差的柔韧性，在一定程度上限制了其应用。PCL是一种半结晶性高聚物，具有机械强度高、柔韧性佳、生物安全性好及可生物降解等特点，是经美国食品药品监督管理局（FDA）批准可安全用于人体的化工材料。……